Elektrotechnik und Informationstechnik

Fakultät für Ingenieurwissenschaften
 
Abteilung Elektrotechnik und Informationstechnik
 
Fahne: Studieren an der UDE
Abteilung EIT
Präsenz-Studiengänge
Fern-Studiengang EIT
Fachgebiete
Ansprechpartner
UDE-Studienportal
Veranstaltungsdatenbank
Download
 
Alumni Ingenieur-
wissenschaften
Förderverein Ingenieur-
wissenschaften
 
Studentische Vereinigungen

DFG Sonderforschungsbereich TRR 196 “Mobile Material Characterization and Localization by Electromagnetic Sensing“ (MARIE) am 1.1.2017 gestartet Elektrotechnik und Informationstechnik

Vor mehr als 100 Jahren erfanden Wissenschaftler die Mobile Kamera, um an jedem Ort zu fotografieren. Vor mehr als 30 Jahren erfanden Ingenieurwissenschaftler das Mobilfunkgerät, um an jedem Ort zu telefonieren. Jetzt ist es an der Zeit einen Mobilen Materialdetektor zu erfinden, um MAteRIaliEn sowohl von beliebigen Oberflächen als auch im Inneren eines Objektes an jedem Ort zu bestimmen.

All diese Erfindungen beruhen auf technologischen Fortschritten, die es ermöglichen, von elektronischen Komponenten über integrierte Schaltungen hin zu einem vollständigen System zu gelangen. Im Vergleich zu heute verfügbaren voluminösen und statischen Materialdetektoren ermöglicht ein Mobiler Materialdetektor zahlreiche neue Anwendungen: autonome Brandherde und bewusstlose Personen in verrauchten, brennenden Gebäuden zu orten (siehe Abbildung), Kabel und Gegenstände innerhalb von Wänden zuverlässig zu detektieren, oder, mehr allgemein, Materialkarten systematisch zu generieren, um beispielsweise Gegenstände in beliebigen Umgebungen zu finden und zu klassifizieren. MARIEs gewählte untere Messfrequenz entspricht mit 250 GHz dem aktuellen Stand der Forschung für kompakte mobile Sender und Empfänger; die angestrebte obere Messfrequenz beträgt 4 THz, um eine Vielfalt von Materialien aufgrund ihrer spezifischen Absorptionslinien identifizieren zu können.

Die bislang nur eingeschränkt nutzbare Terahertz (THz)-Technologie spielt im UA Ruhr-Profilschwerpunkt Materials Chain eine große Rolle. Denn die THz-Strahlung durchdringt viele Materialien wie Papier, Kunststoff oder organisches Gewebe, ohne sie zu zerstören oder zu verändern. Das macht sie für die Materialanalyse so interessant, z.B. um spezifische Stoffe zu identifizieren oder die Oberflächenbeschaffenheit zu untersuchen. Mit einem photonischen THz-Sensor lässt sich die dafür erforderliche Frequenzbandbreite erreichen.

MARIE hat vier Forschungsziele:

  • Die Wellenausbreitung in einem bisher unerschlossenen Frequenzbereich zu messen, zu analysieren und zu modellieren.
  • Den Funksender und -empfänger über diesen Frequenzbereich zur mobilen Materialdetektion zu miniaturisieren.
  • Oberflächenmaterialien und auch innere Materialien dynamisch zu charakterisieren.
  • Diese Materialien mit einer sub-Millimeter Genauigkeit präzise zu orten.

MARIE ist in drei Phasen aufgeteilt, jede mit einer Dauer von 4 Jahren:

  • In Static Lab (2017-2020) stehen technologische Fortschritte im Fokus während die Messfrequenz sich in der statischen Laborumgebung bis zu 1,5 THz erstreckt.
  • Mobile Sensor (2021-2024) hat Energieeffizienz zum zentralen Inhalt um Mobilität in dem erweiterten Frequenzbereich bis zu 4 THz zu ermöglichen
  • Dynamic Environment (2025-2028) umfasst alle verbleibenden Herausforderungen, insbesondere durch Fusion mit anderen Sensorprinzipien, um schlussendlich die Vision des Mobilen Materialdetektors umzusetzen.

Der SFB/TRR ermöglicht somit ganz neue Ansätze der mobilen Sensorik, mit der sowohl belebte als auch unbelebte Materie charakterisiert werden kann. Diese Technologie eröffnet somit neue Szenarien für HCPS, indem die Elektronik für Terahertz-Spektroskopie miniaturisiert wird.

Die beteiligten Fachgebiete